Python程序设计课程的教学改革与探索

摘要：在新工科背景下，各地高校积极探索机器人专业的课程建设，其中Python程序设计是该专业的一门选修课，该课程具有理论性和实践性强的特点。本文结合新疆理工学院机器人专业学生的特点，从课程内容、课程方法、课程考核3个方面，对该课程进行教学改革与探索，引导学生快速掌握基础知识，提高学生的学习主动性，培养学生的编程能力。

关键词：Python语言；教学改革；程序设计；编程能力

中图分类号：TB"""""""文献标识码：A""""""doi：10.19311/j.cnki.16723198.2025.03.084

0"引言

Python是一种高级、通用、解释型的编程语言，简洁易读，拥有庞大的标准库和第三方库，具有能在多个操作系统上运行的跨平台特性[1]。随着人工智能和机器学习等技术的迅猛发展，Python语言在这些领域的地位和重要性也逐渐彰显出来，成为最受欢迎的编程语言之一[2]。Python程序设计课程有较强的理论性与实践性，如果使用传统教学方式，可能导致学生对知识的理解不深刻，难以应用和拓展[3]。本文以机器人工程专业为背景，致力于积极探索适合的教学方法和途径，旨在提升学生的程序设计水平和计算机能力，培养高素质的应用型人才，以满足社会的服务需求。

1"课程存在的问题

1.1"课程内容

Python程序设计课程的主要内容包括：Python基础知识、Python中的数据结构、Python中的结构语句、Python函数与模块、Python面向对象编程。其中，Python的基本数据结构中的数字和字符串与C语言中的基本数据类型相似，结构语句中的顺序结构、选择结构和循环结构等与C语言中的结构语句也较为相似。在函数模块，Python中的函数与C语言中的函数较为接近[4]。大多数学生在学习Python程序设计之前已系统学习过C语言，具有一定的编程语言基础，Python语言内容简单易懂，具有丰富的标准库和大量的第三方模块。Python"语言程序设计课程在高校中大多作为计算机基础课程，基本上各理工科专业都有开设。由于该课程具有较强的实践性，授课过程中应重点培养学生的逻辑和编程思维。但是当前课堂教学内容过于繁琐，不够精简，与实践的结合能力较差。

1.2"传统的课程教学方法

在当前的高校程序设计课程中，大多采用传统的线下上机教学模式[5]。课前，学生通过自主预习网上资料、文献阅读和多媒体课件等，为课堂学习作准备。在课堂上，教师主要采用讲授法、演示法、案例驱动法的教学方法，讲解Python程序设计的理论和方法，让学生进行编程实践。然而，这种教学模式常常让学生成为被动的知识接受者，缺乏学习的主动性。与此同时，传统授课模式还存在一些问题。教学重点通常集中在理论知识的传授上，教学方法相对单一，导致教师较少关注学生的实践与问题解决能力的培养[6]。学生在课堂上学习的知识难以与实践紧密结合，理论与实践容易脱节。此外，学生较难从传统教学中获得成就感和自信心，导致学习的动力逐渐消失。

1.3"课程考核方式

目前“Python程序设计”课程的成绩考核由3部分组成：平时成绩（占总成绩的30%）、实验成绩（占总成绩的10%）和期末成绩（占总成绩的60%）。课程考核采用传统的考核方式，忽略了本课程实践性强的特点，容易造成学生不重视学习过程，在考前突击学习，用死记硬背的方式通过考试。在这种考核模式下，不能够很好地调动学生日常学习的积极性，会使得学生对章节内容的掌握不够扎实，不利于知识在大脑中的长期储备与灵活运用。

2"课程内容建设与探索

2.1"课程内容的优化

（1）针对Python程序设计教学内容相似的问题，针对基础知识的讲述过程中，可以采用比较法来快速教授理论知识。通过将C语言与Python进行对比，学生可以更加直观地理解两种程序语言之间的差异与共通之处，从而加深对程序语言的理解。通过比较C语言和Python，可以突出Python的简洁性和易用性，使学生能够更快地掌握基础知识。例如，可以对比两种语言的语法结构、变量声明、循环控制、函数定义等方面的差异，通过简洁清晰的比较，帮助学生快速理解Python的特点和优势。此外，采用比较法能够激发学生学习积极性。通过对不同语言进行对比，学生可以更深入地思考程序设计的原理和方法，培养他们批判性思维和解决问题的能力。这种积极性的学习态度可以激发学生主动思考和探索，在学习过程中更加积极主动、深入地参与。通过采用比较法教学，可以快速传授理论知识，让学生对程序语言有更深的理解。这样的教学方法能够为学生留出更多的时间来进行实际的程序案例讲解和实践操作。通过实例的讲解和实践，学生可以更好地将理论知识应用到实际问题中，提升他们的程序设计能力和解决问题的能力。

（2）针对Python程序设计教学内容单一的问题，在课程基础知识讲授的过程中，结合知识点增加机器人工程专业的相关案例进行教学的实践。如在学习Python基础语法和数据类型时，可以编写一个简单的机器人控制程序，使机器人能够移动和旋转；在学习条件语句和循环结构时，可以设计一个机器人避障算法，使用条件语句判断机器人前方是否有障碍物并进行相应的动作，或者使用循环结构实现一个机器人的追踪行为，让机器人能够追踪并保持一定距离跟随目标物体；在学习函数和模块时，可以编写一个函数，实现机器人的自主导航算法，处理机器人传感器数据并返回移动的指令，或者利用Python的图形库，设计一个模块，实现图形化界面来控制和监控机器人；在学习文件操作时，可以编写一个Python程序，读取并解析机器人传感器数据文件，提取关键信息进行处理和分析，或者将机器人获取到的数据存储到文件中，形成一个数据日志，方便后续分析和应用。这些案例可以根据具体课程的进度和教学重点进行选取和安排。通过这样的案例实践，学生可以将Python编程与机器人工程相结合，加深对所学知识的理解和应用，培养解决问题和创新的能力。

2.2"课程方法的改进

（1）采取混合式教学方法。在课堂上，教师可以引入更多互动和参与式教学活动，如小组讨论、问题解决和项目实践，激发学生的学习兴趣和主动性。加强实践环节，提供更多的编程实践机会和项目实践任务，使学生能够将所学知识应用到实际项目中。同时，鼓励学生积极提问和交流，打破师生权威关系，激发学生的学习动力和创造力。借助现代科技手段，如在线学习平台和虚拟实验室，提供丰富的学习资源和互动学习的机会。通过这些改进措施，可以更好地培养学生的自主学习能力和实践应用能力。学生将在实践中不断丰富知识库，逐步掌握并了解代码的意图。混合式教学方法能够促进理论知识与实践的结合，激发学生的学习热情，提高他们在程序设计领域的成果。

项目化驱动教学。在学生学完基础知识后，针对较难和不易掌握的知识点，设计相应的综合性项目，提高学生的编程实践能力，让学生学以致用、融会贯通。例如，让学生使用tkinter模块实现一个学生信息管理系统。该系统可以通过用户界面实现学生信息的添加、查找、删除和显示功能。这个项目将给学生提供一个实际的应用场景，让他们在项目中运用所学的知识，加深对Python编程和GUI界面设计的理解。

在编译学生信息管理系统的过程中，首先需要导入所需的模块，如time和tkinter。然后，定义了用于存储学生信息的全局变量Info，并且编写了多个方法，用于实现添加、删除、修改、查找等功能。这些方法包括对输入进行检查、读取和写入文件、计算字符串长度等操作。接下来，通过tkinter模块创建了一个主窗口，并在主窗口上添加了按钮和标签等元素。定义了按钮的事件处理函数，如显示学生信息、查询学生信息、添加学生信息等。同时，还定义了多个用于提示用户的函数。在主函数中，首先尝试从文件中读取学生信息，并将其存入Info列表。然后，创建主窗口，设置窗口的标题、图标和尺寸，并显示当前时间的标签。最后，进入主窗口的事件循环，使窗口持续显示，等待用户的操作。

这个编译过程中使用到了Python的模块导入、全局变量的定义、方法的调用、GUI界面的创建以及事件处理等知识点。通过这个项目，学生可以综合运用所学的知识，提高编程实践能力，并理解和应用Python编程和GUI界面设计的相关概念和技术。

（2）以赛促教。以比赛促进学习是一种非常有效的方式，可以激发学生的积极性和竞争意识，同时提高他们的编程能力和解决问题的能力。参加Python程序设计相关比赛可以给学生提供一个实战机会，让他们在实际项目中应用所学知识，锻炼自己的编程技能。

2.3"课程考核的改进

为了提高学生的实践能力，更改原先的课程考核方式，最终的课程考核由3部分组成：平时成绩（占总成绩的10%）、实验成绩（占总成绩的40%）和期末成绩（占总成绩的50%）。如果学生参加Python类的比赛获奖，会获得适当的加分。这种考核方式提高了实验成绩的占比，更加注重学生的日常实践操作，并鼓励学生参加比赛提高学生的程序设计能力。

3"结论

本文通过对“Python程序设计”的课程内容、课程方法和课程考核3方面进行分析，指出存在的问题，对这些问题进行了积极探索与实践，实现教学回归实践，通过实践掌握Python编程语言，为应用型本科院校的机器人专业的课程内容建设提供了一种思路，更好地培养学生的编程能力和创新意识。

参考文献

[1]曹锦梅.非计算机专业Python程序设计教学模式改革实践探究[J].电脑知识与技术，2023，19（13）：127129.

[2]李桥，彭汉森.新工科背景下“Python语言程序设计”教学改革研究与实践[J].产业科技创新，2022，4（04）：3941.

[3]周敏.通识课程《Python语言程序设计》混合式教学改革探究[J].电脑知识与技术，2022，18（30）：175177.

[4]王玉，范冬林，姜建武.Python程序设计课程教学改革与实践[J].科技风，2022（34）：9597.

[5]周旭.混合式教学模式下的“Python程序设计基础”课程教学改革探索[J].教育教学论坛，2023（18）：4952.

[6]冀全朋，严海升.Python程序设计课程教学改革与实践——基于项目教学模式[J].西南师范大学学报（自然科学版），2021，46（11）：9095.